特表 2024-525783 ネットワークスライシングの時間敏感ネットワーク（ＴＳＮ）実装のためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-12

(54)【発明の名称】ネットワークスライシングの時間敏感ネットワーク（ＴＳＮ）実装のためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 41/0895 20220101AFI20240705BHJP

【ＦＩ】

H04L41/0895

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024501983

(86)(22)【出願日】2022-07-15

(85)【翻訳文提出日】2024-03-07

(86)【国際出願番号】 US2022037278

(87)【国際公開番号】W WO2023288055

(87)【国際公開日】2023-01-19

(31)【優先権主張番号】63/222,316

(32)【優先日】2021-07-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】390041542

【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100135703

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 英隆

(74)【代理人】

【識別番号】100221556

【弁理士】

【氏名又は名称】金田 隆章

(72)【発明者】

【氏名】ブッシュ，スティーブン フランシス

(57)【要約】

通信ネットワークを介した通信のための技法は、通信ネットワークによってサポートされる複数のサービスに基づいて複数のネットワークスライスを決定することを含み得、複数のネットワークスライスの各々は、少なくとも１つのサービスに関連付けられたデータの通信をサポートする。複数のデータストリームは、通信ネットワーク内で構成され得る。各データストリームは、複数の時間敏感ネットワークポリシーのうちの少なくとも１つに従って構成されている。複数のネットワークスライスのうちの第１のネットワークスライスに対応する複数のデータストリームのうちの第１のデータストリームが決定され得る。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

通信ネットワークを介した通信の方法であって、前記方法は、
前記通信ネットワークによってサポートされる複数のサービスに基づいて、前記通信ネットワークの複数のネットワークスライスを決定することであって、前記複数のネットワークスライスの各々が、前記複数のサービスのうちの少なくとも１つに関連付けられたデータの通信をサポートするように構成されている、決定することと、
前記通信ネットワーク内で複数のデータストリームを構成することであって、各データストリームが、複数の時間敏感ネットワークポリシーのうちの少なくとも１つに従って構成されている、構成することと、
前記複数のネットワークスライスのうちの第１のネットワークスライスに対応する前記複数のデータストリームのうちの第１のデータストリームを決定することと、
前記第１のネットワークスライスに対して、前記通信ネットワークを介して、前記第１のネットワークスライスによってサポートされる前記複数のサービスのうちの前記少なくとも１つに関連付けられたデータを通信することであって、前記データは、前記第１のデータストリームを使用して通信される前記第１のネットワークスライスに関連するデータが、前記複数のネットワークスライスのうちの別のネットワークスライスに関連するデータから分離されるように、前記第１のデータストリームに関連付けられた第１の時間敏感ネットワークポリシーに基づいて、前記第１のデータストリームを使用して通信される、通信することと、を含む、方法。

【請求項2】

前記第１のネットワークスライスに対応する前記複数のデータストリームのうちの第２のデータストリームを決定することと、
前記通信ネットワークを介して、前記第２のデータストリームに関連付けられた第２の時間敏感ネットワークポリシーに基づいて、前記第２のデータストリームを使用して前記第１のネットワークスライスに関連付けられた制御データを通信することと、を更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１及び第２のデータストリームが同じである、又は前記第１及び第２の時間敏感ネットワークポリシーが同じである、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１の時間敏感ネットワークポリシーが、前記第１のデータストリームを使用するデータ通信のためのスケジューリング又は待ち時間パラメータを定義する、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記第１の時間敏感ネットワークポリシーが、前記複数のデータストリームのうちの他のデータストリームに対して、前記第１のデータストリームを使用するデータ通信の優先度を定義する、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記複数のネットワークスライスのうちの第２のネットワークスライスに対応する前記複数のデータストリームのうちの第２のデータストリームを決定することと、
前記第２のネットワークスライスに対して、前記通信ネットワークを介して、前記第２のネットワークスライスによってサポートされる前記複数のサービスのうちの前記少なくとも１つに関連付けられたデータを通信することであって、前記データが、前記第２のデータストリームに関連付けられた第２の時間敏感ネットワークポリシーに基づいて、前記第２のデータストリームを使用して通信される、通信することと、を更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

第１及び第２の時間敏感ネットワークポリシーが、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ標準に基づいている、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

通信ネットワークを介した通信のためのシステムであって、前記システムは、
１つ以上のプロセッサを備え、前記１つ以上のプロセッサが、
前記通信ネットワークによってサポートされる複数のサービスに基づいて、前記通信ネットワークの複数のネットワークスライスを決定することであって、前記複数のネットワークスライスの各々が、前記複数のサービスのうちの少なくとも１つに関連付けられたデータの通信をサポートするように構成されている、決定することと、
前記通信ネットワーク内で複数のデータストリームを構成することであって、各データストリームが、複数の時間敏感ネットワークポリシーのうちの少なくとも１つに従って構成されている、構成することと、
前記複数のネットワークスライスのうちの第１のネットワークスライスに対応する前記複数のデータストリームのうちの第１のデータストリームを決定することと、
前記第１のネットワークスライスに対して、前記通信ネットワークを介して、前記第１のネットワークスライスによってサポートされる前記複数のサービスのうちの前記少なくとも１つに関連付けられたデータを通信することであって、前記データは、前記第１のデータストリームを使用して通信される前記第１のネットワークスライスに関連するデータが、前記複数のネットワークスライスのうちの別のネットワークスライスに関連するデータから分離されるように、前記第１のデータストリームに関連付けられた第１の時間敏感ネットワークポリシーに基づいて、前記第１のデータストリームを使用して通信される、通信することと、を行うように構成されている、システム。

【請求項9】

前記１つ以上のプロセッサが、
前記第１のネットワークスライスに対応する前記複数のデータストリームのうちの第２のデータストリームを決定することと、
前記通信ネットワークを介して、前記第２のデータストリームに関連付けられた第２の時間敏感ネットワークポリシーに基づいて、前記第２のデータストリームを使用して前記第１のネットワークスライスに関連付けられた制御データを通信することと、を行うように更に構成されている、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記第１及び第２のデータストリームが同じである、又は前記第１及び第２の時間敏感ネットワークポリシーが同じである、請求項８に記載のシステム。

【請求項11】

前記第１の時間敏感ネットワークポリシーが、前記第１のデータストリームを使用するデータ通信のためのスケジューリング又は待ち時間パラメータを定義する、請求項８に記載のシステム。

【請求項12】

前記第１の時間敏感ネットワークポリシーが、前記複数のデータストリームのうちの他のデータストリームに対して、前記第１のデータストリームを使用するデータ通信の優先度を定義する、請求項８に記載のシステム。

【請求項13】

前記１つ以上のプロセッサが、
前記複数のネットワークスライスのうちの第２のネットワークスライスに対応する前記複数のデータストリームのうちの第２のデータストリームを決定することと、
前記第２のネットワークスライスに対して、前記通信ネットワークを介して、前記第２のネットワークスライスによってサポートされる前記複数のサービスのうちの前記少なくとも１つに関連付けられたデータを通信することと、を行うように更に構成されており、前記データが、前記第２のデータストリームに関連付けられた第２の時間敏感ネットワークポリシーに基づいて、前記第２のデータストリームを使用して通信される、請求項８に記載のシステム。

【請求項14】

第１及び第２の時間敏感ネットワークポリシーが、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ標準に基づいている、請求項１３に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年７月１５日に出願された米国仮特許出願第６３／２２２，３１６号の優先権を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【0002】

本明細書に記載される主題は、通信ネットワークに関し、より具体的には、ワイヤレス通信ネットワークに実装される時間敏感ネットワーキング及びネットワークスライシング技法に関する。

【背景技術】

【0003】

５Ｇネットワークスライシングは、同じ物理ネットワークインフラストラクチャ上で仮想化され独立した論理ネットワークを可能にする。各ネットワークスライスは、特定のアプリケーション又はサービスによって要求される要件を満たすように調整された、分離されたエンドツーエンドのネットワークである。しかしながら、ネットワークスライスは、５Ｇネットワークによってサポートされる様々なサービスによって必要とされるように、例えば、スケジューリング、待ち時間、優先度、同期などのタイミングに関連する特定の制限を満たさない場合がある。したがって、共通のインフラストラクチャを介して、カスタマイズされ分離されたエンドツーエンドの論理ネットワークを使用して、異なるサービスの（タイミング）要件を満たすために、ネットワークスライシングを用いる５Ｇネットワークのための時間ベースソリューション又は時間敏感ソリューションが必要である。

【発明の概要】

【0004】

１つ以上のコンピュータのシステムは、動作中にシステムにアクションを実行させる、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、又はそれらの組み合わせをシステムにインストールさせることによって、特定の動作又はアクションを実行するように構成され得る。１つ以上のコンピュータプログラムは、データ処理装置によって実行されるときに、装置にアクションを実行させる命令を含むことによって、特定の動作又はアクションを実行するように構成され得る。

【0005】

１つの一般的な態様は、通信ネットワークを介した通信の方法を含む。方法は、通信ネットワークによってサポートされる複数のサービスに基づいて、通信ネットワークの複数のネットワークスライスを決定することであって、複数のネットワークスライスの各々が、複数のサービスのうちの少なくとも１つに関連付けられたデータの通信をサポートするように構成されている、決定することと、通信ネットワーク内で複数のデータストリームを構成することであって、各データストリームが、複数の時間敏感ネットワークポリシーのうちの少なくとも１つに従って構成されている、構成することと、複数のネットワークスライスのうちの第１のネットワークスライスに対応する複数のデータストリームのうちの第１のデータストリームを決定することと、第１のネットワークスライスに対して、通信ネットワークを介して、第１のネットワークスライスによってサポートされる複数のサービスのうちの少なくとも１つに関連付けられたデータを通信することであって、データが、第１のデータストリームに関連付けられた第１の時間敏感ネットワークポリシーに基づいて、第１のデータストリームを使用して通信される、通信することと、を含み得る。

【0006】

別の一般的な態様は、通信ネットワークを介した通信のためのシステムを含む。システムは、通信ネットワークによってサポートされる複数のサービスに基づいて、通信ネットワークの複数のネットワークスライスを決定することであって、複数のネットワークスライスの各々が、複数のサービスのうちの少なくとも１つに関連付けられたデータの通信をサポートするように構成されている、決定することと、通信ネットワーク内で複数のデータストリームを構成することであって、各データストリームが、複数の時間敏感ネットワークポリシーのうちの少なくとも１つに従って構成されている、構成することと、複数のネットワークスライスのうちの第１のネットワークスライスに対応する複数のデータストリームのうちの第１のデータストリームを決定することと、第１のネットワークスライスに対して、通信ネットワークを介して、第１のネットワークスライスによってサポートされる複数のサービスのうちの少なくとも１つに関連付けられたデータを通信することであって、データが、第１のデータストリームに関連付けられた第１の時間敏感ネットワークポリシーに基づいて、第１のデータストリームを使用して通信される、通信することと、を行うように構成された１つ以上のプロセッサを含み得る。

【0007】

本主題は、添付の図面を参照して、非限定的な実装形態の以下の説明を読むことによってより良好に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】時間敏感ネットワーク（ＴＳＮ）システムの実装形態を概略的に例解する。

【図2】本明細書に記載される分析の背後にある高レベルの概念を例解する。

【図3】ネットワークスライシングを有する５Ｇシステムの一実装形態を例解する。

【図4】本開示のいくつかの実装形態による、ネットワーク内の異なる管理エンティティ間の相互作用を例解する。

【図5】統合されたＴＳＮ－５Ｇシステムの一実装形態を例解する。

【図6】統合されたＴＳＮ－５Ｇシステムのシステムアーキテクチャの一実装形態を例解する。

【図7】本開示のいくつかの実装形態による方法を例解するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示のいくつかの実装形態では、５Ｇネットワークスライシングは、５Ｇシステム（５ＧＳ）内の別々の別個の時間敏感ネットワーク（ＴＳＮ）ストリーム又はフローを介して個々のネットワークスライスのデータを伝送することによって実装される。これは、５ＧＳ内の個々のスライスのＴＳＮスケジューリングを制御することによって、それらのスライスへのカスタム優先度を可能にするという利点を提供する。ネットワークスライシングはまた、ソフトウェアデファインドネットワーキング（ＳＤＮ）及びネットワーク機能仮想化（ＮＦＶ）を使用して、ネットワークリソース及びそれらの構成、管理、及び制御の論理的抽象化を必要とし得る。５Ｇネットワークスライスの管理及び制御は、時間敏感動作であり、５Ｇシステム内のＴＳＮ実装からも利益を得ることができる。したがって、本開示は、ＴＳＮを５Ｇネットワークスライスの管理及び制御、並びにネットワークスライスを通って流れるデータの伝送方法に統合する。

【0010】

添付の図面を参照した以下の説明は、特許請求の範囲及びそれらの等価物によって定義されるように、本開示の様々な実装形態の包括的な理解を支援するために提供される。それは、その理解を支援するための様々な具体的な詳細を含むが、これらは単なる例示とみなされるべきである。したがって、当業者は、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく、本明細書に記載される様々な実装形態の様々な変更及び修正を行うことができることを認識するであろう。加えて、明確かつ簡潔にするために、既知の特徴及び構成の説明が省略されることがある。

【0011】

時間敏感ネットワーキング（ＴＳＮ）に従った決定論的通信技法は、異なる統計的特性を有する異なるトラフィックフローが多重化される場合であっても、タイムクリティカルなトラフィックフローの遅延及びジッタに対する決定論的ＱｏＳ保証を可能にするＩＥＥＥ８０２．１改正のセットで定義される。関連するＩＥＥＥ ＴＳＮ標準の分類を表１に提供する。ＴＳＮ同期は、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ及び８０２．１ＡＳ－Ｒｅｖでカバーされる。

【表1】

ＴＳＮ標準によれば、ＴＳＮデータプレーンにおいて、データプレーン遅延保証は、スケジューリングされたトラフィック（ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖ）、フレームプリエンプション（ＩＥＥＥ８０２．３ｂｒ、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｕ）、非同期トラフィックシェーピング（ＡＴＳ）（８０２．１Ｑｃｒ）、並びにサイクリックキューイング及び転送（８０２．１Ｑｃｈ）などの技法によって提供することができる。これらの標準は、特定のトラフィッククラスに属し、かつ特定の優先度を有するフレームがＴＳＮ対応ブリッジによってどのように処理されるかを定義する。更に、ＴＳＮ制御プレーンに関して、リソース管理、構成、リソース割り当て、及び登録の態様は、ａ）異なる構成モデルを記述し、集中型ケースに焦点を当てる８０２．１Ｑｃｃ、ｂ）完全に分散されたケースをカバーする８０２．１Ｑｄｄ、及びｃ）明示的な経路選択及び帯域幅予約を可能にする８０２．１Ｑｃａによってカバーされる。

【0012】

構成及び管理のコンテキストにおけるＴＳＮネットワークの主要な要素は、トーカー、リスナー、ブリッジ、及びユーザネットワークインターフェース（ＵＮＩ）である。トーカー及びリスナーは、それぞれデータストリームを生成及び消費するエンドステーションである。ＵＮＩのユーザ側は、トーカー及びリスナーを含み、ネットワーク側は、トーカーから１つ以上のリスナーにデータフレームを伝送するブリッジを含む。このコンテキストにおけるストリームは、データの単方向フローである。主なアイデアは、ユーザがネットワークの詳細な知識を用いずにストリームの要件を指定することである。ネットワークはこれらの要件を取得し、ブリッジのトポロジ及び能力を分析し、それに応じてブリッジを構成する。この目的のために、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｃｃは、３つの構成モデルを提案した。
・完全分散型モデル：このモデルでは、エンドステーションからのユーザ要件は、分散型プロトコルを利用することによってアクティブトポロジに沿って伝搬される。ＵＮＩは、エンドステーションとそれらがトポロジで接続されているブリッジとの間に位置する。ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｄｄ改正は、完全分散型ケースをサポートするためにリンク登録プロトコル（ＬＲＰ）アンダーレイトランスポートを利用しているリソース割り当てプロトコル（ＲＡＰ）に取り組んでいる。
・集中型ネットワーク／分散型ユーザモデル：このモデルの重要な要素は、集中型ネットワーク構成（ＣＮＣ）エンティティである。ＣＮＣは、ネットワークトポロジ及びネットワーク内の全てのストリームに関する完全な知識を有する。リモートネットワーク管理プロトコル（ＮＥＴＣＯＮＦ、ＹＡＮＧなど）を使用して、ブリッジでＴＳＮ機能を構成し、時間認識シェイパ（ＴＡＳ）、フレームプリエンプションなどに必要な複雑な動作を実行することを担う。ＵＮＩは、まだエンドステーションとブリッジとの間に位置している。しかしながら、ネットワークのエッジにあるブリッジ（エンドステーションに接続されている）は、このモデルではユーザの要件をＣＮＣに直接通信する。
・完全集中型モデル：完全集中型モデルは、集中型ユーザ構成（ＣＵＣ）と呼ばれる別のエンティティを考慮する。ＣＵＣは、エンドステーションの発見、エンドステーション能力の取得、及びエンドステーション内のＴＳＮ機能の構成を担う。集中型ネットワーク／分散型ユーザモデルとの違いは、このモデルでは、ユーザ要件の通信及び交換が、ＣＮＣとＣＵＣとの間で行われること、すなわち、ＴＳＮ ＵＮＩが、ＣＮＣとＣＵＣとの間に存在することである。ＣＵＣは、エンドステーションから要件を取得し、ＵＮＩを介して、この情報をＣＮＣと交換する。
ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｃｗは、スケジュールされたトラフィック、フレームプリエンプション、並びにストリームごとのフィルタリング及びポリシーングに特化したＹＡＮＧデータモデルを指定する改正であり、ＴＳＮブリッジの構成に使用することができる。

【0013】

いくつかの実装形態では、完全集中型ケースは、ＴＳＮを５Ｇシステム（５ＧＳ）と統合するために利用される。トランスポートネットワークの集中型制御及び管理は、分散型の代替手段に対して重要な有利な点を提供する。その理由は、トランスポートネットワーク（フロントホール、ミッドホール、又はバックホールのいずれか）のための集中型ＳＤＮベースのシステムを、既存の３ＧＰＰ（登録商標）管理及び制御システムに容易に組み込むことができるからである。また、エンドツーエンドのオーケストレーションされたソリューションの一部であると同時に、ＴＳＮ能力をネットワークスライシング管理システムに公開することもできる。

【0014】

ＩＥＥＥ８０２．１ＣＭは、モバイルフロントホールネットワーク用のＴＳＮプロファイルを提供する。ＩＥＥＥ８０２．１ＣＭは、イーサネットベースのブリッジドネットワーク内で厳格なフロントホール要件を満たす方法を記述している。８０２．１ＣＭでは、ＣＰＲＩプロトコル及びｅＣＰＲＩプロトコルの両方がサポートされている（それぞれ、クラス１及びクラス２）。どちらの場合も、次のタイプのデータが考慮される：ａ）ユーザデータ、ｂ）制御及び管理データ、並びにｃ）同期データ。例えば、クラス２（ｅＣＰＲＩ）の場合、ｅＲＥＣとｅＲＥとの間の優先度の高いユーザプレーンデータトラフィックの最大エンドツーエンドの一方向の待ち時間は１００μｓである。更に、８０２．１ＣＭは、ブリッジからブリッジへのシングルホップの最悪の場合の待ち時間に寄与するコンポーネントに言及している。８０２．１ＣＭはまた、精密時間プロトコル（ＰＴＰ）が有効化されたデバイスの時間同期要件をどのように満たすことができるかについても考察している。

【0015】

図１は、上で考察された標準及び技法に従って実装される、時間敏感ネットワーク（ＴＳＮ）１００のネットワーク制御システム１０７の１つの実装形態を概略的に例解する。図１に示されるコンポーネントは、本明細書に記載される機能を実行するように動作する、１つ以上のプロセッサ（例えば、１つ以上のマイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、及び／若しくは集積回路）を含む、並びに／又はそれらと接続されるハードウェア回路を表す。ネットワークシステム１００のコンポーネントは、１つ以上の有線及び／又はワイヤレス接続によって互いに通信可能に結合され得る。ネットワークシステム１００のコンポーネント間の全ての接続が本明細書に示されているわけではない。

【0016】

ネットワークシステム１００は、ネットワークスイッチ１０４及び関連付けられたクロック１１２（図１の「クロックデバイス」）から形成されたいくつかのノード１０５を含む。いくつかのノード１０５のみが図１に示されるが、ネットワークシステム１００は、大きい地理的領域にわたって分散されたより多くのノード１０５から形成され得る。ネットワークシステム１００は、ＴＳＮ能力で構成されたイーサネットネットワーク又はワイヤレス３Ｇ／４Ｇ／５Ｇネットワークであり得る。ネットワークシステム１００は、ノード１０５を通して、又はノード１０５を介して、デバイス１０６（例えば、コンピュータ、制御システム、ユーザ機器、モバイルデバイスなど）間のリンク１０３に沿って、リンク１０３を通して、又はリンク１０３を介して、データ信号を通信する。データ信号は、ネットワークシステム１００のスケジュール上で、ノード１０５間で送られるデータパケット又はフレームとして通信され、スケジュールは、どのデータ信号が異なる時間にノード１０５の各々によって通信され得るかを制限する。例えば、信号のトラフィック分類に基づいて、異なるデータ信号が異なる繰り返しスケジュールされた期間に通信され得る。いくつかの信号は、タイムクリティカルなトラフィックとして分類され、一方、他の信号は、ベストエフォートトラフィックとして分類される。タイムクリティカルなトラフィックは、動力システムの安全な動作を保証するために、指定された期間に、又は指定された期間内に通信される必要がある、又は通信されることが要求されるデータ信号であり得る。ベストエフォートトラフィックは、動力システムの安全な動作を保証するために必要ではないが、他の目的（例えば、電力システムのコンポーネントの動作を監視する）のために通信されるデータ信号を含む。

【0017】

制御システム１０７は、ノード１０５の各インターフェースが、予めスケジュールされた時間にデータフレーム（例えば、１つのコンピュータデバイス１０６から別のデバイス１０６へのノード１０５間）を送信し、レガシーのベストエフォートのデータトラフィックと同じ媒体を共有しながら、決定論的なトラフィックフローを作成することを可能にする、時間認識スケジューラデバイス１０２を含む。時間敏感ネットワーク１００は、特にライフクリティカルな産業制御システムにおいて、タイムクリティカルなトラフィックのフレームの配信が故障を引き起こすことなくタイトなスケジュールを満たさなければならない厳しいリアルタイムアプリケーションをサポートするように開発されている。スケジューラデバイス１０２は、ネットワークシステム１００内の各ノード１０５にインストールされるスケジュールを計算する。このスケジュールは、信号の異なるタイプ又は分類がスイッチ１０４によって通信されるタイミングを指示する。

【0018】

スケジューラデバイス１０２は、フレームが送信されるときに、クロックの不安定性が予測不可能な待ち時間をもたらすため、グランドマスタクロックデバイス１１０と同期したままである。グランドマスタクロックデバイス１１０は、ノード１０５のクロックデバイス１１２が同期されるクロックである。クロックドリフト累積の結果は、フレームがフレームのタイムウィンドウを逃し、次のウィンドウを待たなければならないということである。これは、同じウィンドウを必要とする次のフレームと競合し得る。

【0019】

制御システム１０７の集中型ネットワークコンフィギュレータデバイス１０８は、ネットワーク１００の物理トポロジ、並びに所望の時間敏感ネットワークトラフィックフローの知識を有するソフトウェア及び／又はハードウェアで構成される。コンフィギュレータデバイス１０８は、ノード１０５及び／若しくはユーザ入力からトポロジ情報を決定する、又は別様に取得する１つ以上のプロセッサと接続されている、並びに／又はそれらを含むハードウェア回路から形成され得る。コンフィギュレータデバイス１０８のハードウェア回路及び／又はプロセッサは、スケジューラデバイス１０２のハードウェア回路及び／又はプロセッサと少なくとも部分的に共有され得る。

【0020】

ネットワークシステム１００のトポロジ知識は、ノード１０５の位置（例えば、絶対位置及び／又は相対位置）を含むことができ、そのノード１０５は、他のノード１０５などと直接結合されている。コンフィギュレータデバイス１０８は、この情報をスケジューラデバイス１０２に提供することができ、スケジューラデバイス１０２は、スケジュールを決定するためにトポロジ情報を使用する。コンフィギュレータデバイス１０８及び／又はスケジューラデバイス１０２は、スケジュールを異なるノード１０５に通信することができる。

【0021】

リンク層発見プロトコルを使用して、コンフィギュレータデバイス１０８とスケジューラデバイス１０２との間でデータを交換することができる。スケジューラデバイス１０２は、ネットワーク管理プロトコルを通じて時間認識システム（例えば、それぞれのクロック１１２を有するスイッチ１０４）と通信する。時間認識システムは、集中型スケジューラデバイス１０２からそれぞれのハードウェアにコマンドを転送する制御プレーン要素を実装する。

【0022】

タイミング及び同期標準は、スケジューラデバイス１０２のイネーブラである。ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ（ｇＰＴＰ）標準は、グランドマスタクロックデバイス１１０（例えば、スイッチデバイス１０４のうちの１つのクロックデバイス１１２であり得る）を選択し、経路遅延を推定し、クロックレートの差を補償し、それによって周期的にクロックデバイス１１２をグランドマスタクロックデバイス１１０によって保持されている時間に戻して整合させることによってクロック同期を達成するために、スケジューラデバイス１０２によって使用され得る。クロックデバイス１１２を戻してグランドマスタクロックデバイス１１２と整合させることによって、位相ロックループ（ＰＬＬ）の使用は、ネットワークシステム１００の一実装形態では使用されず、これは、ループの収束が遅く、ループがピーキング効果を受ける傾向があるためである。

【0023】

クロックデバイス１１２は、一般化された時間精度プロトコルメッセージ（ｇＰＴＰ）を周期的に又は別様に繰り返し送るコンフィギュレータデバイス１０８又はグランドマスタクロックデバイス１１０によって測定され得る。この動作は、主に、ローカルスイッチデバイス１０４が送信又は受信する時間精度プロトコルメッセージのタイムスタンプを、隣接スイッチデバイス１０４によってアドバタイズされるタイムスタンプと比較することからなる。このようにして、クロックドリフトに影響を与える任意の要因が、プロトコルによって正しく検出される。

【0024】

グランドマスタクロックデバイス１１０によって保持される時間に対して突然過去に引き戻されるか、又は未来に進められるクロックデバイス１１２は、時間認識スケジュールのローカル実行に影響を与える可能性がある。例えば、タイムクリティカルなトラフィックは、タイムクリティカルなトラフィックのスケジュールされた期間内に、非同期クロックデバイス１１２を含むノード１０５によって通信されない場合がある。ｇＰＴＰ標準は、連続的かつ単調に増加するクロックデバイス１１２を提供する。したがって、スケジューラデバイス１０２は、調整することができないクロックデバイス１１２に依存し、クロックデバイス１１２の整合は、論理同期、グランドマスタクロックデバイス１１０からのオフセット、隣接するものとのリンク伝搬遅延、及びローカルクロックデバイス１１２間のクロックドリフトに基づいている。

【0025】

ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ標準は、クロックデバイス１１２の固有の不安定性及びドリフトを検出するために使用され得る。このドリフトは、クロックデバイス１１２の老朽化、温度の変化又は極端な温度の変化など、様々な理由で発生する可能性がある。特殊相対性理論及び一般相対性理論からの相対性理論的効果は、外発クロックドリフトとして見ることができ、重力及び運動時間の遅れを包含することができる。例えば、同じ固有パラメータを有する２つのクロックデバイス１１２は、ドリフトを検出しないが、相対性理論は、グランドマスタクロックデバイス１１０からのこれらのクロックデバイス１１２によって保持される時間のドリフトを引き起こすであろう。

【0026】

一般相対性理論はかなり複雑な場合があるが、重力による時間の遅れを適用するのは簡単である。次の式では、Ｇは重力定数、Ｍは重力体の質量（キログラム単位）、Ｒは半径、又は質量中心からの距離（メートル単位）、ｃは光速（メートル毎秒）である。２つのクロックデバイス１１２は、１つが、地球の重力場内の１００ｍの高さに位置し、もう１つが、重力場から無限の距離に位置し、すなわち、重力を経験しない。時間は、重力場内でより遅く経過するため、無限遠に位置する仮定のクロックデバイス１１２は、最速の既知のクロックデバイス１１２となるであろう。無限遠に位置するクロックデバイス１１２で１秒が経過したとき、地球近傍のクロックによって測定された時間がどれだけ経過したかを考える。無限遠の時間をＴと記し、地球上の時間はＴ_０と記す。地球表面にあるクロックで測定された時間の経過と比較して、高度ｈにあるクロックデバイス１１２でどれだけの時間が経過したかを決定するには、高度ｈでの時間の遅れ比を算出し、これを地球表面で算出された時間の遅れで割り、その結果の平方根をとり、この算出された比に地球表面での時間間隔を乗算し、すると算出結果は、高度ｈの場でより高い位置にあるクロックデバイス１１２と比較して、より速いクロック上で１１フェムト秒だけ経過した時間の量となる。

【数1】

【0027】

重力による時間の遅れによって引き起こされるクロックドリフトは、一見すると無視できるようである。特に送信速度が１Ｇｂｐｓの場合である。つまり、６４バイトのデータフレームにその時間認識スケジュールを逃れさせるには、２０バイトのプリアンブル、開始フレーム区切り文字、フレームチェックシーケンス、及びフレーム間ギャップについて考慮すると、ポート速度が１Ｇｂｐｓの場合、６７２ｎｓのドリフトが経過している必要がある。ネットワーク内で１００ｍの高さクロックの差で、そのようなドリフトは、２年間中断しないサービスで取得され得る。

【0028】

一実装形態では、コンフィギュレータデバイス１０８によって提供されるスケジュールは、グランドマスタ時間に対して相対的であり、かつ時間の遅れを無視し得る。その結果、スケジュールの同時性が失われる。時間の遅れを無視することは、許容可能な誤差範囲内で行うことができるが、相対性理論に起因するスケジューラデバイス１０２上の誤差が重要であるケースとなる。すなわち、ノード１０５におけるクロックドリフトによって引き起こされる誤差が、タイムクリティカルなトラフィックがノード１０５のうちの１つ以上において、タイムクリティカルなトラフィック用にスケジュールされた時間ウィンドウ内で通信されない原因となり得るケースである。

【0029】

著しい重力勾配にさらされるピコ衛星又は高速ネットワーク（例えば、飛行機から地上への送信、高速列車通信、高速道路上の自動車と相互作用するスマートシティなど）を伴ういくつかのユースケースは、相対性理論がスケジューラデバイス１０２に著しいドリフトを引き起こす可能性がある例である。

【0030】

本明細書に記載されるシステム及び方法は、時間の遅れの変化に基づいてサイズを動的に変化させる特定のローカルガードバンドを定義する。ガードバンドは、非タイムクリティカルなデータフレームトラフィックが、ガードバンドを割り当てられているか又は割り振られているノード（単数又は複数）を通じて通信することができない期間及び／又はネットワーク帯域幅として決定される。

【0031】

図２は、本明細書に記載される分析の背後にある高レベルの概念を概略的に例解する。図２の上部に表されるクロックデバイス１１２のネットワークは、時間の遅れのために互いに不完全に同期すると仮定される。クロックデバイス１１２は、図２の下部に表されるＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖゲート２００の対応するシステムのタイミングを提供する。これらのゲート２００は、図１に示されるネットワークシステム１００のノード１０５を表すことができる。ゲート２００間のデータフレームの時間敏感データフロー２０２もまた、図２に示される。クロックデバイス１１２は、完全に同期することはない可能性があり、同期誤差は、時間に敏感なネットワークフロー２０２が正しく動作する能力に影響を与える。

【0032】

時間敏感データフロー２０２は、多様な現地時間基準を横断し、ｇＰＴＰ標準によって測定され得ない時間の遅れの対象となる。例えば、図２は、異なる高度に位置し、異なる相対性理論に従うクロックデバイス１１２を示す。例えば、山に位置するクロックデバイス１１２は、（例えば、図１に示されるグランドマスタクロックデバイス１１０の）グランドマスタ相対時間に同期されるが、クロックデバイス１１２に到達する時間敏感ネットワークデータフロー２０２は、時間の遅れのために「加速」している。図１に示されるコンフィギュレータデバイス１０８は、スケジューラデバイス１０２の構成に補償を適用することによって、この加速度を防止又は補正することができる。この補償は、ノード１０５又はゲート２００のうちの１つ以上でデータフローの通信のために適用されるガードバンドを決定することによって発生し得る。このガードバンドは、クロックドリフトを補正するために必要な補正量が経時的に変化するにつれて、動的に変化し得る。

【0033】

時間敏感ネットワークタイミング誤差の影響を計算するために、スケジューラデバイス１０２は、ネットワークブリッジ（例えば、スイッチ１０４）のスケジュールを計算する。スケジューラデバイス１０２は、非決定論的多項式時間困難（ＮＰ困難）であるヒューリスティックアプローチを使用することができる。スケジュールは、個々のクロック誤差が独立しており、正規分布していると仮定することによって計算され得る。クロックデバイス１１２は、平均μでドリフトし得、分散σを有し得る。各ゲートシステム２００は、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ標準によって同期される分散クロック１１２のうちの１つから時間を受信又は決定することができる。

【0034】

時間敏感データフロー経路は、完全な同期を想定して、集中型スケジューラデバイス１０２によってスケジュールされる。クロック同期が十分な程度の同期を達成できない場合、この失敗は、異なる時間敏感ネットワークフロー２０２からの複数のデータフレームが同じリンク上で同時に送信されることを引き起こし得る。これは、送信における不必要で予測不可能な遅延を犠牲にして、潜在的な衝突及びフレーム損失を軽減するための代替スケジューリングメカニズムを引き起こすであろう。したがって、同期誤差の存在下で、時間敏感ネットワークフロー２０２内のデータフレームは、それらの最大の決定論的待ち時間要件を超える確率を有し、著しいジッタを受けるであろう。特定の同期誤差の下で、データフレームは、スケジュールされた送信ウィンドウ時間を完全に逃し、別の開いているウィンドウを捕捉することさえ可能であり得、したがって、異なる時間ウィンドウ上で最初にスケジュールされた他の時間敏感ネットワークフロー２０２に影響を与える。ガードバンドは、動的に算出され、スケジュールに追加されて、クロック誤差を軽減し、タイムクリティカルなトラフィックが正常に通信されることを保証することができる。これは、本明細書に記載される主題の少なくとも１つの技術的効果を提供する。ガードバンドを動的に変更することは、（時間敏感ネットワークを使用するシステムの同じ動作を保証するために特定の指定された時間に配信される必要がある）パケットが、グランドマスタクロックから離れたクロックのドリフト及び／又はクロックによって追跡される時間とグランドマスタクロックによって維持されるマスタ時間との間の他の差があっても、時間通りに配信されることを保証することができる。

【0035】

本明細書に記載される主題の一実装形態では、スケジューラデバイス１０２は、ネットワークシステム１００（図１に示される）の詳細、及びリクエストされた時間敏感ネットワークフロー２０２を提供され、各フロー２０２のスケジュールを計算する。スケジューラデバイス１０２は、ネットワーク１００及び手動で作成された時間敏感ネットワークフロー２０２で動作するように設計されているが、この分析のための１つのコンポーネントは、大規模でランダムに生成されたネットワーク１００内で多数の時間敏感ネットワークフロー２０２をランダムに生成する能力である。したがって、スケジューラデバイス１０２は、大規模で複雑なネットワーク１００内の大規模で複雑な時間敏感ネットワークスケジュールを分析することができる。

【0036】

ランダムジッタは予測不可能であり得、ガウス（例えば、熱ノイズ）であると仮定される。決定論的ジッタは、予測可能であり、制限され得る（例えば、デューティサイクル、歪み、及びシンボル間干渉）。クロックジッタは、ガウス分布を有することができる。ジッタ及び百万分の一（ＰＰＭ）は、

【数2】

ＰＰＭによって関連させられ、式中、ｆは、発振器の中心周波数であり、ｄｆは、最大周波数変動である。一実装形態では、クロックデバイス１１２は、スケジューラデバイス１０２によって、５ピコ秒の二乗平均平方根（ＲＭＳ）ジッタを有する±１００ＰＰＭの精度を有すると想定され得る。ＲＭＳ誤差は、

【数3】

によってガウス分散に関連し得、式中、Ｎは、サンプル数（例えば、１０，０００）であり、ピークツーピーク周期ジッタは、＋／－３．７２ＲＭＳジッタに等しい。

【0037】

スケジューラデバイス１０２によって実行される分析の一部は、ジッタがあるクロックデバイス１１２から別のクロックデバイス１１２にどのように伝搬するかを調べる。ランダムノイズは、スケジューラデバイス１０２によって追加され得るが、ノイズの相関は、純粋に付加的な特徴を低減し、追加の不確実性を生み出す。スケジューラデバイス１０２は、グランドマスタクロックデバイス１１０からのクロックドリフト及びジッタを、他の全ての（例えば、スレーブ）クロックデバイス１１２を通して伝搬することができる。例えば、他のクロックデバイス１１２は、グランドマスタのクロックデバイス１１０と繰り返し同期され得る。このモデルはまた、経路遅延が、スレーブクロックデバイス１１２をグランドマスタクロックデバイス１１０と同期させ続けるｇＰＴＰ標準の能力を低減させるという事実を考慮している。スケジューラデバイス１０２の実装は、クロック精度及び配置の実験を可能にし、時間敏感ネットワークスケジューリングに対するクロック精度実験の影響を決定する。

【0038】

いくつかの実装形態では、ＴＳＮ１００に関して上述されたＴＳＮ機能及び技法は、５Ｇシステム又はネットワークに統合され得、これはまた、以下に記載するネットワークスライシング技法及びプロセスをサポートする。５Ｇシステムでは、コアコンポーネントは５Ｇコアネットワーク（５Ｇ－ＣＮ）及び無線アクセスネットワーク（５Ｇ－ＲＡＮ）である。

【0039】

５Ｇ－ＣＮは、セッション管理機能（ＳＭＦ）、アクセス及びモビリティ管理機能（ＡＭＦ）、アプリケーション機能（ＡＦ）、及びユーザプレーン機能（ＵＰＦ）などの相互接続されたネットワーク機能（ＮＦ）のセットを含むサービスベースアーキテクチャ（ＳＢＡ）に基づいている。主要な機能を、表２に要約する。５Ｇアーキテクチャは３ＧＰＰ（登録商標） ＴＳ２３．５０１で定義されており、ＴＳ２３．５０２は関連する手順を含み、ＴＳ２３．５０３は、関連するポリシー、制御、及び課金アーキテクチャを記述している。

【表2】

【0040】

５Ｇ－ＲＡＮでは、ｇＮｏｄｅＢと呼ばれる基地局が、４ＧでのｅＮｏｄｅＢと同様のＲＡＮ関連機能を処理する。５Ｇ－ＲＡＮでは、次世代ｅＮｏｄｅＢは、通常、ｇＮＢとして表される。ｎｇ－ｅＮｏｄｅＢという用語は、５Ｇコアにも接続され得るＬＴＥ ｅＮｏｂｅＢを記すために使用される。５Ｇ－ＲＡＮは、ｇＮＢ又は／及びｎｇ－ｅＮｏｄｅＢからなることができる。Ｃｌｏｕｄ－ＲＡＮ（Ｃ－ＲＡＮ）は、無線部分とベースバンド処理部分とを切り離すために導入された技法である。Ｃ－ＲＡＮでは、リモート無線ヘッド（ＲＲＨ）が、下位層ＰＨＹ機能（無線周波数（ＲＦ）、信号増幅、Ｄ／Ａ、及びＡ／Ｄ変換）を担い、一方、ベースバンド処理及びより高位層プロトコルが、ベースバンドユニット（ＢＢＵ）の集中型プールで実行される。ＲＲＨとＢＢＵとの間のリンクは、フロントホールとして表される。

【0041】

クラウド化及びＳＤＮ／ＮＦＶ認識の点でＣ－ＲＡＮによってもたらされた利点にもかかわらず、フロントホールリンク上の極端な帯域幅の基本的な必要性は、その実用的な展開を困難にしている。機能分割の概念は、集中型ＢＢＵプールからＲＲＨにＲＡＮ機能（変調／復調など）を再配置するために導入された。更に、単一のＢＢＵは、例えば、ＰＤＣＰ層が処理される集中型エンティティと、例えば、ＲＬＣ／ＭＡＣ機能が実行されるエンティティとに更に細分化され得る。ＰＨＹ層は無線ユニット（ＲＵ）で扱われるが、ＢＢＵは集中型ユニットと分散型ユニット（それぞれ、ＣＵ及びＤＵ）とに分解されて、異なる場所（クラウドサイト）にＲＡＮ機能を柔軟に展開することができる。表３は、５Ｇシステムの様々なコンポーネントについて３ＧＰＰ（登録商標）によって採用された用語を要約する。

【表3】

【0042】

ネットワークスライシングにより、ネットワークオペレータは、共通のネットワークインフラストラクチャを介して、サービス又は顧客に固有の機能を有する専用の仮想ネットワークを提供することができる。したがって、ネットワークスライシングは、多数の多様なサービス（拡張型モバイルブロードバンド（ｅＭＢＢ）、大規模モノのインターネット（ＩｏＴ）、及びビークルツーエブリシング通信（Ｖ２Ｘ）への超信頼性の低待ち時間通信（ＵＲＬＬＣ））をサポートする。より具体的には、ネットワークスライシングは、固定ネットワークにおけるソフトウェア定義ネットワーキング（ＳＤＮ）及びネットワーク機能仮想化（ＮＦＶ）の背後にある原理を使用する仮想ネットワークアーキテクチャの一形態である。ＳＤＮとＮＦＶは、（追加的又は代替的にソフトウェアを介して）従来のネットワークアーキテクチャを、接続され得る仮想要素に分割されることを可能にすることによって、ネットワークの柔軟性を提供する。

【0043】

ネットワークスライスの実現は、ネットワークスライスインスタンス（ＮＳＩ）と呼ばれる。エンドツーエンドのＮＳＩは、サブネットワークインスタンス（ＮＳＳＩ）から構成され得、単一のＮＳＳＩは、複数のＮＳＩによって共有され得る。例えば、エンドツーエンドのＮＳＩは、トランスポートネットワークＮＳＳＩ（ＴＮ－ＮＳＳＩ）を通じて５ＧコアＮＳＳＩに接続されたＲＡＮ－ＮＳＳＩで構成されている。一例として、図３には、ネットワークスライシングが内部に実装されている５Ｇシステム３００が示されている。２つのエンドツーエンドＮＳＩ（ＮＳＩ－１ ３０５及びＮＳＩ－２ ３１０）は、ネットワーク３００全体を通して実装された２つのネットワークスライスを描写していることが示される。この例では、ＴＮ－ＮＳＳＩ３１５は、ＮＳＩ３０５及び３１０について、個々のコアＮＳＳＩ３２０、３２５及びＲＡＮ ＮＳＳＩ３３０、３３５をそれぞれ有する一方で、ＮＳＩ３０５と３１０との間で共有される。ネットワークスライシングで使用される主要な用語の要約を表４に提供する。

【表4】

【0044】

ネットワークスライシングにより、共通の共有物理インフラストラクチャの上に複数の仮想ネットワークを作成することができる。仮想ネットワークは、アプリケーション、サービス、デバイス、顧客、又はオペレータの具体的なニーズを満たすようにカスタマイズされ得る。

【0045】

ネットワークシステム１００（例えば、イーサネット、及び５Ｇなど）を参照して上述した原理を使用する時間に敏感なネットワークの場合、単一の物理ネットワークは、異なる無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）、又は単一のＲＡＮにわたって実行される異なるサービスタイプをサポートすることができる複数の仮想ネットワークにスライスされ得る。このため、ネットワークスライシングは、５Ｇネットワーク全体にわたって実装され得、すなわち、５Ｇネットワークのコアネットワーク内だけでなく、ＲＡＮを通して実装され得る。

【0046】

１つのネットワークスライシングの例では、自律走行車は、低い待ち時間を必要とするが、必ずしも高いスループットを必要としない、Ｖ２Ｘ（ビークルツーエブリシング）通信に依存し得る。自動車が動いている間に視聴されるストリーミングサービスは、高いスループットを必要とし得、待ち時間の影響を受けやすい。両方とも、仮想ネットワークスライス上の同じ共通の物理ネットワークを介して配信され、物理ネットワークの使用を最適化することができるであろう。

【0047】

ネットワークスライシングは、時間に敏感なネットワークの柔軟性を最大化し、インフラストラクチャの利用及びリソースの割り当ての両方を最適化する。これにより、以前の時間に敏感なネットワークと比較して、より大きなエネルギー及びコスト効率が可能になる。

【0048】

各仮想ネットワーク（ネットワークスライス）は、特定のユースケースの要件をサポートする論理ネットワーク機能の独立したセットを含み、「論理」という用語はソフトウェアを指す。

【0049】

各仮想ネットワークは、スライスを使用する具体的なサービス及びトラフィックのためのリソース及びネットワークトポロジを提供するように最適化され得る。速度、容量、接続性、及びカバレッジなどの機能は、各ユースケースの特定の要求を満たすように割り当てられ得るが、機能コンポーネントは、異なるネットワークスライスにわたって共有され得る。

【0050】

各仮想ネットワークは、スライスが別のスライス内のトラフィックと干渉することができないように、完全に分離され得る。これにより、新しいサービスを導入して実行するリスクが低下し、新しいテクノロジー又はアーキテクチャを分離されたスライスで起動できるため、移行もサポートされる。サイバー攻撃が１つのスライスに違反した場合、攻撃は封じ込められ、そのスライスを超えて広がることができないため、ネットワークスライシングはセキュリティにも影響を与える。

【0051】

各ネットワークスライスは、独自のネットワークアーキテクチャ、エンジニアリングメカニズム、及びネットワークプロビジョニングで構成され得る。各ネットワークスライスは、典型的には、管理能力を含み得、これは、ユースケースに応じて、ネットワークオペレータ又は顧客によって制御され得る。各ネットワークスライスは、独立して管理及びオーケストレーションされ得る。各ネットワークスライスのユーザエクスペリエンスは、スライスが物理的に別個のネットワークであるかのように同じであり得る。

【0052】

エンドツーエンドのネットワークスライス管理に関して、３ＧＰＰ（登録商標）は、ＮＳＩ及びＮＳＳＩのオーケストレーションに関して、ＴＲ２８．８０１において次の主要管理エンティティを定義している。
・通信サービス管理機能（ＣＳＭＦ）：通信サービス要件をネットワークスライス要件に変換することを担う。
・ネットワークスライス管理機能（ＮＳＭＦ）：ＮＳＩのエンドツーエンド（Ｅ２Ｅ）管理及びオーケストレーションを行う。
・ネットワークスライスサブネット管理機能（ＮＳＳＭＦ）：特定のドメイン内のサブネットワークスライスインスタンスの管理及びオーケストレーションを担い、例えば、ＲＡＮ－ＮＳＳＭＦ及びコア－ＮＳＳＭＦは、それぞれ、ＲＡＮ及びＣＮサブネットワークスライスインスタンスの管理を担い、ＴＮ－ＮＳＳＭＦは、トランスポートネットワーク（ＴＮ）サブネットワークスライスインスタンスのオーケストレーション及び管理を担う。

【0053】

図４は、異なる管理エンティティ間の相互作用を示している。５Ｇコアに対しては、ＥＴＳＩ ＭＡＮＯアーキテクチャを組み込むこともできる。これは、物理及び仮想ネットワークリソース及びサービス（ＶＮＦ）の両方の管理に使用される。ネットワークスライスのライフサイクル管理の態様は、ＴＲ２８．８０１、ＴＳ２８．５３０、ＴＳ２８．５３１、及びＴＳ２８．５３３を含む３ＧＰＰ（登録商標）仕様に記述されている。例えば、ＴＳ２８．５３０には、サービスベースのスライス管理アーキテクチャへの移行のための要件を含む、サービスとしてのネットワークスライス（ＮＳａａＳ）の概念が記述されている。３ＧＰＰ（登録商標） ＴＳ２８．５３３では、ネットワークスライス管理エンティティは、サービスベースソリューションの一部である。

【0054】

図５は、エンドツーエンドの決定論的接続性を提供する、時間敏感ネットワーク（ＴＳＮ）コンポーネントと統合された５Ｇシステム５００の図である。５Ｇ態様（例えば、超信頼・低待ち時間通信（ＵＲＬＬＣ）をサポートする）及びＴＳＮ機能は、産業オートメーションのためのエッジクラウドに潜在的に存在する入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイスとそれらのコントローラとの間など、決定論的接続をエンドツーエンドで提供するために、組み合わされ、統合され得る。そのような統合は、ベースブリッジ機能及びＴＳＮアドオンの両方のサポートを含み得る。

【0055】

図５は、５Ｇシステム５０６が単一のＴＳＮコンポーネント（例えば、ＴＳＮブリッジ）としてエミュレートされるように構成される、従来の統合ＴＳＮ－５Ｇシステム５００の一実装形態を例解している。全体として、システム５００は、５Ｇシステム５０６（ＴＳＮブリッジとしてエミュレートする）及び１つ以上のＴＳＮブリッジ５０８を介して、かつＴＳＮコントローラ５１０を使用して、エンドデバイス、例えば、入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイス５０２とコントローラ５０４との間でデータを通信する決定論的ＴＳＮシステムとして構成されている。システム５００は、時間同期及びトラフィック管理のための標準的な方法に基づいて構成されており、上で考察されたＴＳＮ標準及び技法に従う決定論的なＴＳＮベースの通信を可能にする。

【0056】

いくつかの実装形態では、集中型ネットワーク構成（ＣＮＣ）５１２をネットワークデバイス（ブリッジ、例えば、５Ｇシステムブリッジ５０６、ブリッジ５０８）に適用することができ、一方、集中型ユーザ構成（ＣＵＣ）５１４をユーザデバイス（エンドステーション、例えば、Ｉ／Ｏデバイス５０２）に適用することができる。完全集中型構成モデルは、ソフトウェアデファインドネットワーキング（ＳＤＮ）アプローチに従う。言い換えると、コントローラ５１０内のＣＮＣ５１２及びＣＵＣ５１４は、分散型プロトコルの代わりに制御プレーンを提供する。対照的に、分散型制御プロトコルは、ＣＮＣ又はＣＵＣが存在しない完全分散型モデルにおいて適用される。

【0057】

所望のレベルの信頼性を達成するために、ＴＳＮは、時間同期、及び時間認識データトラフィックシェーピングを採用する。データトラフィックシェーピングは、スケジュールを使用して、ネットワークスイッチ及びブリッジ（例えば、ノード）上の送信のゲーティングを制御する。いくつかの態様では、ＴＳＮにおけるそのようなデータトラフィックのスケジュールは、ネットワークの動作に先立って決定され得る。他の態様では、データトラフィックのスケジュールは、システム要件に基づいて初期設計段階の間に決定され、所望に応じて更新され得る。例えば、ＴＳＮトポロジ（通信経路、帯域幅予約、及び様々な他のパラメータを含む）を定義することに加えて、データ送信のためのネットワーク全体の同期時間を事前に定義することができる。ネットワークの通信経路上のデータ送信のためのこのような計画は、典型的には「通信スケジュール」又は単に「スケジュール」と称される。ＴＳＮ上のデータトラフィックのスケジュールは、特定の経路にわたって、特定の時間に、特定の期間にわたって特定のデータパケットに対して決定され得る。ＴＳＮデータトラフィックのスケジュールを生成するための技法の非限定的な例は、米国出願第１７／１００，３５６号で考察されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。

【0058】

ＴＳＮ内のエンドデバイス又はノード（例えば、Ｉ／Ｏデバイス５０２及びコントローラ５０４）間のタイムクリティカルな通信は、「データフロー」又は単に「フロー」としても知られる「ＴＳＮフロー」を含む。例えば、データフローは、データパケット又はデータフレームなどのデータグラムを含むことができる。各データフローは、単方向であり、システム内の第１の発信元又は送信元エンドデバイス（例えば、Ｉ／Ｏデバイス５０２）から第２の宛先エンドデバイス（例えば、コントローラ５０４）に移動し、一意の識別情報及び時間要件を有する。これらの送信元デバイス及び宛先デバイスは、一般に、「トーカー」及び「リスナー」と称される。具体的には、「トーカー」及び「リスナー」は、それぞれ、データフローの送信元及び宛先であり、各データフローは、システム内で動作するエンドデバイスによって一意に識別される。複数の相互接続されたデバイスを含む所与のネットワークトポロジについて、相互接続されたデバイス又はノード間のデータフローのセットを定義できることが理解されるであろう。例えば、データフローのセットは、相互接続されたデバイス間にあり得る。データフローのセットに対して、データフローの様々なサブセット又は順列を追加的に定義することができる。更に、ＴＳＮ内のエンドデバイス又はノード間のタイムクリティカルな通信は、「ＴＳＮストリーム」又は「ストリーム」を含み、各ＴＳＮストリームは、１つ以上のリスナーノードに通信されることを意図した特定のトーカーノードにおいて発信することができる。したがって、各ＴＳＮストリームは、１つ以上のデータフローを含み得、各データフローは、トーカーノード（ＴＳＮストリームが発信された）とリスナーノードとの間にある。

【0059】

エンドデバイス（例えば、５０２、５０４）及びスイッチ（一般に「ブリッジ」又は「スイッチングノード」と呼ばれる）（例えば、５０６、５０８）の両方が、所定の時間スケジュールに基づいてデータフローにおいてデータ（１つの非限定的な例では、イーサネットフレーム）を送信及び受信する。スイッチングノード及びエンドデバイスは、データフローの所定のタイムスケジュールがネットワーク全体で正しく守られることを確実にするために、時間同期されなければならない。例えば、図５において、クロック５１６は、ＴＳＮシステム５００内の様々なスイッチングノード及びエンドデバイス（５Ｇシステム５０６内を含む）が、グローバルクロック（グランドマスタクロックタイミング）を参照して時間同期されることを表している。いくつかの他の態様では、スイッチのみが、所定のスケジュールに基づいてデータを送信することができ、一方で、エンドデバイス、例えば、レガシーデバイスは、スケジューリングされていない様式でデータを送信することができる。

【0060】

ＴＳＮ内のデータフローは、ネットワーク内のトーカー／リスナーデバイスとスイッチングノードとの間のネットワークを通る固定された不変の経路を想定する単一のデバイス（例えば、コントローラ５１０）を使用してスケジューリングすることができる。代替的に、データフローは、デバイス又はモジュールのセットを使用してスケジュールすることができる。スケジューリングデバイスは、単一のデバイスであれ、デバイスのセットであれ、集中型スケジューラを定義するように配置することができる。更に他の態様では、スケジューラデバイスは、分散型配置を構成することができる。ＴＳＮはまた、レート制約のある通信などの、非時間敏感通信を受信することができる。１つの非限定的な例では、スケジューリングデバイスは、オフラインスケジューリングシステム又はモジュールを含むことができる。

【0061】

いくつかの実装形態では、Ｉ／Ｏエンドデバイス５０２は、様々な態様において、複雑な機械的エンティティ、例えば、工場の生産ライン、ガス燃焼発電所、航空機上のアビオニクスデータバス、航空機（例えば、２つ以上の航空機）の中の航空機上のジェットエンジン、航空機内のデジタルバックボーン、アビオニクスシステム、ミッション又はフライトネットワーク、風力発電所、機関車などであり得る。様々な実装形態では、Ｉ／Ｏエンドデバイス５０２は、センサ、アクチュエータ、モータ、及びソフトウェアアプリケーションなどの任意の数のエンドデバイスを含み得る。センサは、ビデオ又は画像データを生成するカメラ、Ｘ線検出器、音響ピックアップデバイス、タコメータ、全地球測位システム受信機、画像データを生成するためにワイヤレス信号を送信してワイヤレス信号の反射を検出するワイヤレスデバイス、又は別のデバイスなどの任意の従来のセンサ又はトランスデューサを含み得る。

【0062】

更に、アクチュエータ（例えば、Ｉ／Ｏデバイス５０２の１つ以上の動作を実行するために移動するデバイス、機器、又は機械）は、ＴＳＮシステム５００を使用して通信することができる。アクチュエータの非限定的な例は、ブレーキ、スロットル、ロボットデバイス、医療撮像デバイス、照明、タービンなどを含み得る。アクチュエータは、アクチュエータのステータスデータを１つ以上の他のデバイス（例えば、他のＩ／Ｏデバイス５０２、ＴＳＮシステム１００を介したコントローラ５０４）に通信することができる。ステータスデータは、ステータスデータを送るアクチュエータの位置、状態、又は健全性などを表し得る。アクチュエータは、ＴＳＮシステム５００の１つ以上の他のデバイス（例えば、他のＩ／Ｏデバイス５０２、コントローラ５０４）からコマンドデータを受信し得る。コマンドデータは、どのように又はいつ移動するか、動作するかなどをアクチュエータに指示する命令を表し得る。

【0063】

いくつかの実装形態では、コントローラ５０４は、ＴＳＮ５００を介して、Ｉ／Ｏエンドデバイス５０２の間又はＩ／Ｏエンドデバイス５０２の中で様々なデータを通信することができる。例えば、制御システム５０４は、コマンドデータをデバイス５０２の１つ以上に通信するか、又はデバイス５０２のうちの１つ以上から、ステータスデータ又はセンサデータなどのデータを受信することができる。したがって、コントローラ５０４は、例えば、Ｉ／Ｏデバイス５０２の自動制御を可能にし、Ｉ／Ｏデバイス５０２のオペレータ又はユーザに情報を提供するために、Ｉ／Ｏデバイス５０２によって取得若しくは生成された、又はＩ／Ｏデバイス５０２の中で通信されたデータに基づいて、Ｉ／Ｏデバイス５０２の動作を制御するように構成され得る。コントローラ５０４は、ＴＳＮ５００内のデータフロー及びデータフロー特性を定義又は決定し得る。

【0064】

ここで５Ｇシステム５０６を参照すると、５Ｇシステム５０６は、様々なＴＳＮエンドデバイス間、例えば、Ｉ／Ｏデバイス５０２とコントローラ５０４との間で、ＴＳＮトラフィックを運ぶために使用されるワイヤレス通信システムである。いくつかの実装形態では、５Ｇシステム５０６は、ユーザプレーン機能（ＵＰＦ）ごとに１つのＴＳＮブリッジとしてエミュレートするように構成されている（上で考察されたＴＳＮ標準に従って、ＴＳＮブリッジ５０８と同様である）。５Ｇシステム５０６は、３ＧＰＰ（登録商標）２３及び３８シリーズ仕様（それら全体が本明細書に組み込まれる）に従って実装され、３ＧＰＰ（登録商標）リリース１７ ２３．５０１標準ｖ１７．１．１及びｖ１７．２．０（それら全体が本明細書に組み込まれる）に従ってシステム１００に統合される、新しい無線（ＮＲ）ネットワークであり得る。図示されるように、５Ｇシステム５０６は、５Ｇユーザプレーンに、ユーザ機器（ＵＥ）５１８、ＲＡＮ（ｇＮＢ）５２０、ユーザプレーン機能（ＵＰＦ）５２２、及び５Ｇ制御プレーンにおいて、他のコンポーネントの中でもとりわけ、アプリケーション機能（ＡＦ）５２４及びポリシー制御機能（ＰＣＦ）５２６を含み得る。いくつかの実装形態では、５Ｇシステム５０６は、超信頼・低待ち時間通信（ＵＲＬＬＣ）サービスを提供するように構成され得る。

【0065】

いくつかの実装形態では、５Ｇは、データチャネル及び制御無線チャネルの両方の信頼性を向上させるための超堅牢な送信モードを定義する。信頼性は、多入力多出力（ＭＩＭＯ）技法に基づくマルチアンテナ送信、複数のキャリアの使用、及び独立した無線リンクを介したパケット複製などの様々な技法によって更に改善される。

【0066】

上述したように、統合システム５００において、５Ｇシステム５０６は、ＵＰＦごとに１つのＴＳＮ（仮想）ブリッジとして構成されている。５Ｇシステム５０６は、ユーザプレーン及び制御プレーンの両方のために、５Ｇシステム５０６をＴＳＮドメインに適合させるためのＴＳＮトランスレータ（ＴＴ）機能を含み、ＴＳＮブリッジドネットワークから５Ｇシステム５０６の内部手順を隠す。５Ｇシステム５０６は、ＴＴ機能を通じてＴＳＮブリッジイングレス及びエグレスポート動作を提供する。例えば、ＴＴは、デジターリングのためのホールド及びフォワード機能をサポートする。図５は、５Ｇシステム５０６がエンドステーション５０２をブリッジドネットワーク５０８に接続する場合を例解するが、５Ｇシステム５０６はまた、ブリッジ５０８を相互接続し得る。

【0067】

本開示のいくつかの実装形態では、５Ｇネットワークスライシングは、例えば、システム５００内で、５Ｇシステム５０６内で可能な限り別々の別個の時間敏感ネットワーク（ＴＳＮ）ストリームを介して個々のネットワークスライスに関するデータを伝送することによって実装される。例えば、ＮＳＩ３０５及び３１０を使用するネットワークスライスは、ＮＳＩ３０５のデータが第１のＴＳＮストリーム又はフローを介して通信され、ＮＳＩ３１０のデータが第１のＴＳＮストリーム又はフローとは個別の、分離された、別々の第２のＴＳＮストリーム又はフローを介して通信されるように、５Ｇシステム５０６内に実装され得る。これは、ネットワークスライスを互いから分離し、５ＧＳ内個々のスライスのＴＳＮスケジューリングを制御することで、これらのネットワークスライスにカスタム優先度を有効にするという利点を提供する。ネットワークスライシングはまた、ソフトウェアデファインドネットワーキング（ＳＤＮ）及びネットワーク機能仮想化（ＮＦＶ）を使用して、ネットワークリソース及びそれらの構成、管理、及び制御の論理的抽象化を必要とし得る。５Ｇネットワークスライスの管理及び制御は、時間敏感動作であり、５Ｇシステム内のＴＳＮ実装からも利益を得ることができる。したがって、本開示は、ＴＳＮを５Ｇネットワークスライスの管理及び制御、並びにネットワークスライスを通って流れるデータの伝送方法に統合する。

【0068】

次に、ネットワークスライシングが内部に実装された統合されたＴＳＮ－５Ｇシステム６００のシステムアーキテクチャを例解する図６を参照する（例えば、図５に関して上で考察されたように）。このアーキテクチャは、マルチレイヤトランスポートネットワークスライスコントローラ（ＭＴＮＳＣ）６０５が存在し、ａ）（ＹＡＮＧ定義による）インターフェースｔｎ－ｍｌ－ｎｓｉを通してモバイルネットワーク（ＴＮ－ＮＳＳＭＦ）６１０のトランスポートスライス管理エンティティと相互作用し、ｂ）第２のインターフェースｔｎ－ｔｓｎ－ｎｓｉを通してＴＳＮ制御プレーンと相互作用することを含む。ＴＳＮスライス認識オーケストレータ６１５は、ＴＳＮネットワークスライスの作成をオーケストレーションし、それらのライフサイクル管理全体をサポートすることを担い得る。より詳細には、ＭＴＮＳＣ６０５との相互作用を通じて、ＴＳＮオーケストレータ６１５は、以下のことを担う。
・ＴＳＮ－ＴＮネットワークスライス要件情報の処理。
・スライス認識ＴＳＮ ＴＮ－ＮＳＳＩストリーム仕様の処理。
・ＴＳＮ－ＴＮスライスインスタンスの作成。
・ＴＳＮ－ＴＮスライスインスタンスの状態情報の処理。
・ＴＳＮ－ＴＮスライスインスタンスポリシー情報の処理。
・ＴＳＮ－ＴＮスライスインスタンス構成情報の処理。
・ＴＳＮ－ＴＮスライスインスタンスの実行状態を監視すること。
・ＴＳＮ－ＴＮスライスインスタンスの廃止措置。
・ソフト又はハードＴＳＮスライスインスタンス能力をＭＴＮＳＣに公開すること。
・全体的なネットワーク状態／スライス要件に基づいて、ソフト又はハードＴＳＮスライスインスタンスの作成を推進すること。
・ＭＴＮＳＣからＴＮスライス分離要件を受信すること。

【0069】

例えば、ＴＳＮ制御プレーンエンティティは、８０２．１Ｑｂｖが使用されるとき、特定のスケジューラ及びゲート制御リスト（ＧＣＬ）を使用して、コンバージドＴＳＮベースのデータプレーンにわたってスライス分離を維持することをサポートし得る。スライスごとのＴＳＮサポートは、ストリーム（５Ｇセッションにも対応する）が実際にネットワークを通過する前に、ＴＮ ＮＳＳＩインスタンスが作成され、アクティブ化されることを必要とし得る。これは、ＴＳＮ制御プレーンが異なる時間スケールで意思決定を実行する必要があることを意味し、１つはＮＳＳＩプロビジョニング時間（ＴＳＮネットワークを通過する全てのフローの完全な知識を必ずしも有することなく）であり、１つは従来のＣＮＣ／ＣＵＣ動作及びワークフローに従うものである。

【0070】

ＴＳＮスライスオーケストレータ６１５は、ＴＳＮ ＴＮ－ネットワークスライスサブネットワークインスタンス（ＮＳＳＩ）の作成を実現するために、ネットワークスライス認識様式で、ＴＳＮ制御プレーンエンティティの残りの部分、すなわちＣＮＣ／ＣＵＣと相互作用する。ＴＳＮオーケストレータ６１５は、ＴＳＮ－ＮＳＳＩをオーケストレーションし、ＴＳＮスライス認識及びスライス未認識動作を最適化するために、ＳＤＮ制御（Ｌ２／Ｌ３／Ｌ４／トポロジなど）、及びＭＴＮＳＣ６０５とも相互作用する制御及び管理エンティティである。ＴＳＮオーケストレーションメカニズムへの入力は、以下のとおりである。
・ネットワークスライスのＴＳＮスライス認識情報／要件／ポリシー。
・スライスストリームごとのプロファイリング－セッションの動的処理／フィルタリング／集約。
・ＴＳＮとして他のネットワークコントローラ又はエンジニアリングツールからの入力は、他のトラフィックが５Ｇフローと同時に通過できるコンバージドネットワークとして使用することができる。

【0071】

アーキテクチャ６００の異なるコンポーネント及びそれらの機能を、以下とおり詳述する。
・ＴＮ－ＮＳＳＭＦ：ＴＮ－ＮＳＳＭＦは、ＴＮ－ＮＳＳＩカウンターパートのオーケストレーションと管理を担う。
・Ｅ２ｅ Ｓｌｉｃｅ－ＤＢ：これは、全てのＴＮ－ＮＳＳＩ情報を有するデータベースインフラストラクチャである。このデータベースは、ＮＳＩ状態、ＮＳＩテンプレート、予約済みリソース、ネットワーク機能、及び構成に関する全ての情報を保存するために使用される。
・マルチレイヤトランスポートネットワークスライスコントローラ（ＭＴＮＳＣ）：このエンティティは、トランスポートスライスサービスを配信するために使用される異なるネットワーク制御要素を制御するために、ＴＮ－ＮＳＳＭＦと通信する。ＴＮの制御プレーン機能は、ＭＴＮＳＣを通してＴＮ－ＮＳＳＦＭと相互作用している１つ以上のドメインコントローラによって提供されることに留意されたい。例えば、フロントホールネットワークを制御するために異なるドメインコントローラを使用し、バックホールネットワークのために異なるドメインコントローラを使用することができる。異なるドメインコントローラを割り振って、異なる管理ドメインを制御することもできる。例えば、１つの制御エンティティは、Ｌ２／Ｌ３の態様を担い得、別の制御エンティティは、トポロジ発見又はＩＰ構成を担い得る。実装の観点から、単一のソフトウェアソリューション（ＳＤＮコントローラなど）は、全ての必要な機能をサポートすることができ、ドメインコントローラはＳＤＮベースにすることができる。
・ＴＳＮ－ＮｅｔＳｉｃｅＤＢ：全てのＴＳＮ ＴＮ ＮＳＳＩの状態情報を有するデータベースインフラストラクチャ。このデータベースインフラストラクチャは、３ＧＰＰ（登録商標）によって管理されていない。これは、ＮＳＩとＮＳＳＩとの間の識別及びマッピングに関する全ての情報を記憶し、ＴＳＮ ＴＮ ＮＳＳＩ状態、テンプレート、予約済みリソース、ネットワーク機能、構成などを記憶するために使用される。これは、ＴＳＮ ＴＮ ＮＳＳＩの動作及び管理情報が記憶されているエンティティでもある。全てのネットワーク要素又はネットワークサービスに対して、ＴＳＮ ＴＮ ＮＳＳＩごとに、このＴＳＮ ＴＮ ＮＳＳＩにのみ関連する特定の動作、管理、及びメンテナンス（ＯＡＭ）情報のみがＴＮ－ＮＳＤＢに記憶されていると考えられる。
・スライス認識／スライス未認識ＣＵＣ：５Ｇブラックボックスアプローチ（図５に示される）との後方互換性を可能にするために、ＣＵＣは最初に、異なるトーカー／リスナーからの未認識スライスストリーム要件を解析する。しかしながら、関連するストリームＴＳｐｅｃをＣＮＣに送る前にネットワークスライシングが有効化されている場合、ストリーム要件は、新しいｔｎ－ｔｓｎ－ｎｓｉインターフェースを通してトランスポートネットワークスライスコントローラに渡され、スライス要件をＮＳＭＦに記述することを担う管理エンティティ（ＣＳＭＦなど）に渡される。ネットワークスライシングが有効化されていない場合、又はデフォルトで全てのストリームがデフォルトのネットワークスライスに属する場合、通常のパイプラインが続き、ストリーム情報は、５ＧＳ内でリソース予約を行うために、８０２．１Ｑｄｊを介してＣＮＣに渡され、次いでＡＦに渡される。
・ＴＳＮ－ＮＳＩテンプレート：ネットワークスライステンプレートは、ＮＳＩによって必要とされるリソース、サービス、構成、関係、及びサービス機能チェーンによってスライスを記述するために使用される。ネットワークスライステンプレートは、ＮＳＩライフサイクルの全てのフェーズを推進するためにネットワークオーケストレータによって必要とされる全ての詳細を実際に定義する。ＴＳＮネットワークの場合、ハード又はソフトスライシング、共有又は非共有リソース、トラフィック要件、及びＱｏＳ属性などのＮＳＳＩのタイプを定義するために使用される新しいネットワークスライステンプレートが必要である。
・スライス情報ベース：このようなテンプレートの定義は、スライス情報ベースで見出すことができる。
・スライス認識／テナント認識ＣＮＣ：原則として、ＣＮＣは、トポロジ情報について、構成要求及びＬＬＤＰ（又は他のツール）のようなネットワークサービスに関するＣＵＣから入力を受信する。これら全ての入力スケジューリングに基づいて、ネットワーク全体に対して意思決定が実行される。しかしながら、現在の開発によれば、スケジューリング／転送決定を最適化するために、異なるストリーム要求をグループ化するためのテナント又はスライスの概念はない。ＣＵＣによって行われる全てのストリーム要求に対して、追加のテナント／スライス識別子も使用され得る。ＣＮＣが転送戦略（例えば、スケジューリング）をコンパイルした後、これは、管理プロトコル（ＮＥＴＣＯＮＦ、ＲＥＳＴＣＯＮＦなど）を通してＴＳＮブリッジデバイスに適用される。
・ＴＳＮ認識ＴＮ－ＮＥＳＴ。ＴＳＮ制御プレーンとＭＴＮＳＣとの間の全てのインターフェースは、メッセージの解釈に使用されるＴＳＮオーケストレータによって扱われると同時に、複雑さの最小化と関連する最適化の意思決定に対処するために、他のＴＮ制御システムとのインターフェースにも使用される。

【0072】

エンドツーエンドのＮＳＩを提供するために、ＮＳＩ、ＴＮ－ＮＳＳＩ、ＴＮ－リソース、ＴＮ－ＮＦ、ＴＮ－インターフェースなどの識別は、ＮＳＭＦ及びＴＮ－ＮＳＳＭＦ統合に向けた重要なトピックである。３ＧＰＰ（登録商標）では、３ＧＰＰ（登録商標） ＴＳ２３．５０１、ＴＳ２３．５０２、ＴＳ３８．３００で定義されたＮｅＳ－ＩＤ、Ｓ－ＮＳＳＡＩ、テナント－ＩＤ、一時ＩＤ、トークン、及びトラッキングエリアアイデンティティ（ＴＡＩ）などのネットワークスライシングの概念を実現するために、異なる識別子が使用される。

【0073】

いくつかの実装形態では、ＴＳＮスライスオーケストレータ６１５は、進行中のＴＳＮフローの中断を回避しながら、ネットワークスライスが迅速かつタイムリーに動作を開始するように、現在動作しているＴＳＮ内の新しい５Ｇネットワークスライスの「試運転」を実装する。このように、ＴＳＮスライスオーケストレータ６１５は、識別されたネットワークスライスリソースを識別し、ネットワークスライス内で使用するためにそのようなリソースを予約し得る。次に、ネットワークスライスが組み立てられ、そのＡｄｍｉｎＢａｓｅＴｉｍｅ（スライスが動作を開始する絶対時間）が、ユーザアプリケーションから到着するＴＳＮフローと同期するように構成される。したがって、ネットワークスライス動作を開始する前に、ネットワークスライスに関する全てのＴＳＮユーザ情報（８０２．１Ｑｂｖパラメータ）が収集され、分析される。いくつかの実装形態では、共通のサイクル時間（例えば、ＡｄｍｉｎＣｙｃｌｅＴｉｍｅ）は、各ユーザＴＳＮフローをサポートするように、５Ｇネットワークスライスを構成すると考えられる。

【0074】

しかしながら、異なるＴＳＮドメインから５Ｇネットワークに接続する多数の異なるユーザが存在し得、各ユーザは、異なるスケジュールで異なるサイクル時間を有し得る。その結果、共通のサイクル時間が実現不可能なほど大きくなる可能性がある。このような状況に対処するために、全てのユーザへのジッタの平均及び分散を最小化する共通のサイクル時間を見つける最適化技法が使用され得る。５ＧネットワークスライスリソースをマーシャリングするためにＴＳＮを使用することも利点を有し、ネットワークスライスを決定論的な時間内に作成することが可能になる。同様に、ネットワークリソースをより良好に利用するためには、ネットワークスライスの効率的で迅速な廃止が重要である。

【0075】

図７を参照して、通信ネットワーク、例えば、ネットワーク又はシステム３００、５００、及び／又は６００を介した通信の方法７００を例解するフローチャートを示す。方法７００は、ネットワーク又はシステム３００、５００、及び／又は６００の１つ以上のコンポーネントによって、及び／又は図に示されていない他のハードウェア／ソフトウェアコンポーネントによって実行され得る。

【0076】

ステップ７０２において、通信ネットワーク（例えば、図３、図５、又は図６の５Ｇシステム）の複数のネットワークスライスは、通信ネットワークによってサポートされる複数のサービスに基づいて決定され得る。複数のネットワークスライスの各々は、複数のサービス（例えば、モバイル通信、ビークルツービークル通信、モノのインターネット（ＩｏＴ）通信など）のうちの少なくとも１つに関連付けられたデータの通信をサポートするように構成され得る。

【0077】

ステップ７０４において、通信ネットワーク内の複数のデータストリーム。各データストリームは、複数の時間敏感ネットワークポリシーのうちの少なくとも１つに従って構成され得る。例えば、各データストリームが独立した別個のＴＳＮデータストリームであるように、各データストリームは、上述されたＴＳＮ技法及び機能に従って構成され得る。いくつかの実装形態において、第１の時間敏感ネットワークポリシーは、第１のデータストリームを使用するデータ通信のためのスケジューリング又は待ち時間パラメータを定義する。他の実装形態では、第１の時間敏感ネットワークポリシーは、複数のデータストリームのうちの他のデータストリームに対して、第１のデータストリームを使用するデータ通信の優先度を定義する。

【0078】

ステップ７０６において、複数のネットワークスライスのうちの第１のネットワークスライスに対応する複数のデータストリームのうちの第１のデータストリームが決定され得る。例えば、各ＴＳＮデータストリームは、図８に示されるように、各ＴＳＮデータストリームが対応するネットワークスライスのデータを運ぶように、システム３００、５００及び／又は６００に実装される５Ｇネットワーク内のネットワークスライスのうちの１つに対応し得る。

【0079】

ステップ７０８において、第１のネットワークスライスに対して、第１のネットワークスライスによってサポートされる複数のサービスのうちの少なくとも１つに関連付けられたデータは、第１のデータストリームを使用して通信された第１のネットワークスライスに関連するデータが、複数のネットワークスライスのうちの別のネットワークスライスに関連するデータから分離される（他のスライスのデータは、他のデータストリームを使用して通信され得る）ように、第１のデータストリームに関連付けられた第１の時間敏感ネットワークポリシーに基づいて第１のデータストリームを使用して通信され得る。いくつかの実装形態では、各ＴＳＮデータストリームは、対応するネットワークスライスのデータの通信のために使用される一意のＴＳＮポリシーを有し得るか、又はそれに対応し得る。ＴＳＮポリシーは、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ標準に基づき得る。

【0080】

いくつかの実装形態では、５Ｇネットワークスライスの管理及び制御は、５Ｇシステム内のＴＳＮ実装からも利益を得ることができる時間敏感動作である。したがって、方法７００は、第１のネットワークスライスに対応する複数のデータストリームの第２のデータストリームを決定することを更に含み得る。第１のネットワークスライスに関連付けられた管理及び制御データは、第２のデータストリームに関連付けられた第２の時間敏感ネットワークポリシーに基づいて、第２のデータストリームを使用して通信され得る。第１及び第２のデータストリームは、同じであり得るか、又は第１及び第２の時間敏感ネットワークポリシーは、同じであり得る。

【0081】

少なくとも１つの実施形態では、１つ以上のプロセッサ及びメモリ（例えば、１つ以上の不揮発性記憶デバイス）を有する１つ以上のコンピュータが含まれる。いくつかの実施形態では、メモリ又はメモリのコンピュータ可読記憶媒体は、プロセッサが本明細書に開示される様々なシステム及び方法を制御及び実行するためのプログラム、モジュール及びデータ構造、又はそのサブセットを記憶する。一実施形態では、プロセッサによって実行されたときに、本明細書に開示される方法のうちの１つ以上を実行する、コンピュータ実行可能命令を内部に記憶した非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

【0082】

上に図示及び説明された例示的な実施形態に対して、その広範な発明概念から逸脱することなく、変更が加えられ得ることは、当業者には理解されよう。したがって、本発明は、示され説明された例示的な実施形態に限定されず、特許請求の範囲によって定義される特許請求される発明の趣旨及び範囲内の修正を網羅することが意図されていることが理解される。例えば、例示的な実施形態の具体的な特徴は、特許請求された発明の一部である場合又はない場合があり、具体的に言及されているものとは対照的に、異なるコンポーネントは、本明細書で説明されている特徴のうちの少なくともいくつかを実行し得、開示された実施形態の特徴は、組み合わされ得る。本明細書で使用される場合、「約」及び「およそ」という用語は、参照される値の＋又は－１０％を指すことがある。例えば、「約９」は、８．２及び９．９を包含すると理解される。

【0083】

本発明の図面及び説明のうちの少なくともいくつかは、本発明の明確な理解に関連する要素に焦点を当てるように簡略化されているが、当業者が理解する他の要素もまた本発明の一部分を含み得ることを、明確にする目的で排除していることを理解されたい。しかしながら、そのような要素は当該技術分野で既知であり、それらが必ずしも本発明のより良好な理解を容易にするわけではないため、そのような要素の説明は本明細書に提供されない。

【0084】

「第１の」、「第２の」などの用語は、様々な要素を説明するために本明細書で使用されることがあるが、これらの要素はこれらの用語によって制限されるべきではないことも理解されたい。これらの用語は、ある要素を別の要素と区別するためにのみ使用される。例えば、第１の要素は、第２の要素と称され得、同様に、「第１の要素」の全ての出現が一貫して名前変更され、第２の要素の全ての出現が一貫して名前変更される限り、説明の意味を変更することなく、第２の要素は、第１の要素と称され得る。第１の要素及び第２の要素は、どちらも要素であるが、同じ要素ではない。

【0085】

本明細書で使用される場合、「～する場合（ｉｆ）」という用語は、任意選択的に、文脈に応じて、「～した後（ｕｐｏｎ）」若しくは「判定に応答して」、又は「検出に応答して」又は「判定に従って」という意味に解釈され得る。同様に、「それが判定される場合」又は「［記載の状態若しくは事象］が検出される場合」という句は、任意選択的に、文脈に応じて、「判定したとき」又は「判定に応答して」又は「［記載の状態若しくは事象］を検出したとき」又は「［記載の状態若しくは事象］の検出に応答して」又は「［記載の状態若しくは事象］が検出されたという判定に従って」という意味に解釈され得る。

【0086】

本明細書で使用される専門用語は、特定の実装を説明することのみを目的とし、特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。実装及び添付の特許請求の範囲の説明で使用される場合、「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」という単数形は、文脈により明らかにそうではないと示されない限り、複数の形態も同様に含むことが意図される。「及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）」という用語は、本明細書で使用するときに、関連する列挙した品目の１つ以上の任意の及び全ての可能な組み合わせを指し、包含することも理解されるであろう。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又はコンポーネントの存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び／又はそれらの群の存在又は追加を排除しないことが更に理解されるであろう。

【0087】

本明細書で使用される場合、「～する場合（ｉｆ）」という用語は、文脈に応じて、「～するとき（ｗｈｅｎ）」若しくは「～した後（ｕｐｏｎ）」、又は記載された先行する条件が真であることの「判定に応答して」、又は「判定に従って」、又は「検出に応答して」を意味すると解釈され得る。同様に、文脈に応じて、「（述べられた先行する条件が真であると）判定される場合」又は「（述べられた先行する条件が真である）場合」又は「（述べられた先行する条件が真である）とき」という句は、述べられた先行する条件が真であることの「判定後」若しくは「判定に応答して」若しくは「判定に従って」、又は「検出後」若しくは「検出に応答して」を意味すると解釈され得る。

【0088】

更に、本方法が、本明細書に記載される特定のステップの順序に依存しない限り、特定のステップの順序は、特許請求の範囲に限定されるものと解釈されるべきではない。本発明の方法に関する特許請求の範囲は、書かれた順序でのそれらのステップの実行に限定されるべきではなく、当業者は、ステップが変化し得、依然として本発明の趣旨及び範囲内にあることを容易に理解することができる。

【0089】

本明細書で使用するとき、単数形で記述され、かつ「ａ」又は「ａｎ」という語が前に付けられた要素又はステップは、排除することが明確に述べられていない限り、複数の該要素又はステップを排除するものではないと理解すべきである。更に、現在説明されている主題の「一実装形態」への言及は、記述された特徴も組み込んでいる追加的な実装形態の存在を除外するものとして解釈されることを意図するものではない。更に、逆の意味で明確に記述されていない限り、特定の特性を有する１つの要素又は複数の要素を「備える」又は「有する」実装形態は、その特性を有しない追加的なそのような要素を含み得る。

【0090】

上記の説明が例解的であり、限定的ではないことが意図されることを理解されたい。例えば、上述された実装形態（及び／又はその態様）は、互いに組み合わせて使用され得る。加えて、特定の状況又は材料を本発明の範囲を逸脱することなく本明細書に記載された主題の教示に適合させるために多くの修正が行われ得る。本明細書に記載される寸法及び材料の種類は、開示された本発明の主題のパラメータを定義することを意図しているが、それらは決して限定的なものではなく、例示的な実装形態である。他の多くの実装形態は、上記の説明を検討することにより、当業者には明らかであろう。したがって、本明細書に記載された主題の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲とともに決定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」及び「ｉｎ ｗｈｉｃｈ」という用語は、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」及び「ｗｈｅｒｅｉｎ」というそれぞれの用語の平易な英語での同義語として使用されている。更に、以下の請求項において、「第１」、「第２」、「第３」などの用語は、単にラベルとして使用されており、その対象に数値的な要件を課すことを意図していない。更に、以下の請求項の限定事項は、手段プラス機能の形式で書かれておらず、そのような請求項の限定事項が、「ｍｅａｎｓ ｆｏｒ」という句の後に更なる構造を欠いた機能の記述を明示的に使用しない限り、かつ使用するまで、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ§１１２（ｆ）に基づいて解釈されることを意図するものではない。

【0091】

この書面による説明は、実施例を使用して、最良の形態を含む本明細書に記載された主題のいくつかの実装形態を開示するために、また、当業者が、任意のデバイス又はシステムを製作及び使用すること、並びに方法を行うことを含む、開示された主題の実装形態を実践することを可能にする。本明細書に記載された主題の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、また、当業者に見出される他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの言葉と異ならない構造要素を有する場合、又はそれらが特許請求の範囲の文字通りの言葉とは実質的に異ならない差を伴う均等な構造要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内に入ることが意図されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【手続補正書】

【提出日】2024-03-26

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

通信ネットワークを介した通信の方法であって、前記方法は、
前記通信ネットワークによってサポートされる複数のサービスに基づいて、前記通信ネットワークの複数のネットワークスライスを決定することであって、前記複数のネットワークスライスの各々が、前記複数のサービスのうちの少なくとも１つに関連付けられたデータの通信をサポートするように構成されており、前記通信ネットワークは、時間敏感ネットワーク（ＴＳＮ）相互接続通信を、ＴＳＮメカニズムに基づいてサポートするように構成される、決定することと、
前記通信ネットワーク内で複数のデータストリームを構成することであって、各データストリームが、複数の時間敏感ネットワークポリシーのうちの少なくとも１つに従って構成されている、構成することと、
前記複数のネットワークスライスのうちの第１のネットワークスライスに対応する前記複数のデータストリームのうちの第１のデータストリームを決定することと、
前記第１のネットワークスライスに対して、前記通信ネットワークを介して、前記第１のネットワークスライスによってサポートされる前記複数のサービスのうちの前記少なくとも１つに関連付けられたデータを通信することであって、前記データは、前記第１のデータストリームを使用して通信される前記第１のネットワークスライスに関連するデータが、前記複数のネットワークスライスのうちの別のネットワークスライスに関連するデータから分離されるように、前記第１のデータストリームに関連付けられた第１の時間敏感ネットワークポリシーに基づいて、前記第１のデータストリームを使用して通信される、通信することと、を含む、方法。

【請求項2】

前記第１のネットワークスライスに対応する前記複数のデータストリームのうちの第２のデータストリームを決定することと、
前記通信ネットワークを介して、前記第２のデータストリームに関連付けられた第２の時間敏感ネットワークポリシーに基づいて、前記第２のデータストリームを使用して前記第１のネットワークスライスに関連付けられた制御データを通信することと、を更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１及び第２のデータストリームが同じである、又は前記第１及び第２の時間敏感ネットワークポリシーが同じである、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１の時間敏感ネットワークポリシーが、前記第１のデータストリームを使用するデータ通信のためのスケジューリング又は待ち時間パラメータを定義する、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記第１の時間敏感ネットワークポリシーが、前記複数のデータストリームのうちの他のデータストリームに対して、前記第１のデータストリームを使用するデータ通信の優先度を定義する、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記複数のネットワークスライスのうちの第２のネットワークスライスに対応する前記複数のデータストリームのうちの第２のデータストリームを決定することと、
前記第２のネットワークスライスに対して、前記通信ネットワークを介して、前記第２のネットワークスライスによってサポートされる前記複数のサービスのうちの前記少なくとも１つに関連付けられたデータを通信することであって、前記データが、前記第２のデータストリームに関連付けられた第２の時間敏感ネットワークポリシーに基づいて、前記第２のデータストリームを使用して通信される、通信することと、を更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

第１及び第２の時間敏感ネットワークポリシーが、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ標準に基づいている、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

通信ネットワークを介した通信のためのシステムであって、前記システムは、
１つ以上のプロセッサを備え、前記１つ以上のプロセッサが、
前記通信ネットワークによってサポートされる複数のサービスに基づいて、前記通信ネットワークの複数のネットワークスライスを決定することであって、前記複数のネットワークスライスの各々が、前記複数のサービスのうちの少なくとも１つに関連付けられたデータの通信をサポートするように構成されており、前記通信ネットワークは、時間敏感ネットワーク（ＴＳＮ）相互接続通信を、ＴＳＮメカニズムに基づいてサポートするように構成される、決定することと、
前記通信ネットワーク内で複数のデータストリームを構成することであって、各データストリームが、複数の時間敏感ネットワークポリシーのうちの少なくとも１つに従って構成されている、構成することと、
前記複数のネットワークスライスのうちの第１のネットワークスライスに対応する前記複数のデータストリームのうちの第１のデータストリームを決定することと、
前記第１のネットワークスライスに対して、前記通信ネットワークを介して、前記第１のネットワークスライスによってサポートされる前記複数のサービスのうちの前記少なくとも１つに関連付けられたデータを通信することであって、前記データは、前記第１のデータストリームを使用して通信される前記第１のネットワークスライスに関連するデータが、前記複数のネットワークスライスのうちの別のネットワークスライスに関連するデータから分離されるように、前記第１のデータストリームに関連付けられた第１の時間敏感ネットワークポリシーに基づいて、前記第１のデータストリームを使用して通信される、通信することと、を行うように構成されている、システム。

【請求項9】

前記１つ以上のプロセッサが、
前記第１のネットワークスライスに対応する前記複数のデータストリームのうちの第２のデータストリームを決定することと、
前記通信ネットワークを介して、前記第２のデータストリームに関連付けられた第２の時間敏感ネットワークポリシーに基づいて、前記第２のデータストリームを使用して前記第１のネットワークスライスに関連付けられた制御データを通信することと、を行うように更に構成されている、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記第１及び第２のデータストリームが同じである、又は前記第１及び第２の時間敏感ネットワークポリシーが同じである、請求項８に記載のシステム。

【請求項11】

前記第１の時間敏感ネットワークポリシーが、前記第１のデータストリームを使用するデータ通信のためのスケジューリング又は待ち時間パラメータを定義する、請求項８に記載のシステム。

【請求項12】

前記第１の時間敏感ネットワークポリシーが、前記複数のデータストリームのうちの他のデータストリームに対して、前記第１のデータストリームを使用するデータ通信の優先度を定義する、請求項８に記載のシステム。

【請求項13】

前記１つ以上のプロセッサが、
前記複数のネットワークスライスのうちの第２のネットワークスライスに対応する前記複数のデータストリームのうちの第２のデータストリームを決定することと、
前記第２のネットワークスライスに対して、前記通信ネットワークを介して、前記第２のネットワークスライスによってサポートされる前記複数のサービスのうちの前記少なくとも１つに関連付けられたデータを通信することと、を行うように更に構成されており、前記データが、前記第２のデータストリームに関連付けられた第２の時間敏感ネットワークポリシーに基づいて、前記第２のデータストリームを使用して通信される、請求項８に記載のシステム。

【請求項14】

第１及び第２の時間敏感ネットワークポリシーが、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ標準に基づいている、請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

前記第１のデータストリームは、前記第１のデータストリームを使用する前記ＴＳＮ相互接続通信のためのスケジューリングパラメータに対する、前記第１の時間敏感ネットワークポリシーに基づいて決定される、請求項１に記載の方法。

【請求項16】

前記第１のデータストリームは、前記第１のデータストリームを使用する前記ＴＳＮ相互接続通信のためのスケジューリングパラメータに対する、前記第１の時間敏感ネットワークポリシーに基づいて決定される、請求項８に記載のシステム。

【国際調査報告】